Saasteenpoistojärjestelmä

Saasteenpoistojärjestelmä

Pakoputkisto on moottorin osa, jonka kautta pakokaasut poistuvat, mutta jonka varrella ulos kulkeva aines puhdistetaan mahdollisimman hyvin. Putkisto koostuu pakosarjasta, joka on moottorin yhteydessä, pakokaasujen puhdistusosiosta ja äänenvaimennuksesta. Tässä kohtaa kirjoitan enemmän katalysaattorista, eli pakokaasujen puhdistuslaitoksesta ja pakokaasujen kierrätyksestä.


Katalysaattori

Laissa on määrätty ajoneuvoista syntyvien päästöjen osalta raja-arvot, joita pyritään noudattamaan pakokaasujen jälkikäsittelyllä. Jälkikäsittely katalysaattorissa merkitsee eri ainesosien hapettumista tai pelkistymistä myrkyttömiksi yhdisteiksi.

3-toimikatalysaattori ja NOx -katalysaattorit ovat osa pakokaasujen jälkikäsittelyä. Kolmitoimikatalysaattorin nimitys tulee siitä, että sen toiminta keskittyy kolmen eri yhdisteen muuntamiseen myrkyttomiksi aineiksi. Eli HC, CO ja NOx hapettuvat ja pelkistyvät katalysaattorin läpi kulkiessaan.


Hapetus: palamisen nopeuttaminen
- Häkä, CO + O2 = CO2 (hiilidioksidi)
- Palamattomat hiilivedyt, HC + O2 = CO2 + H2O (vesi)

Pelkistys: typen oksidien käsittely
- NOx + CO = N + CO2
- NOx + HC = N + CO2 + H2O

Katalysaattori, jossa sisällä on ns. rypytettyä metalliliuskaa, jonka pinta-ala riittää käsittelemään sen läpi kulkevan pakokaasun.

Palanen keraamista katalysaattoria.

NOx -varastointikatalysaattori

Rakenteeltaan NOx -katalysaattori on kolmitoimikatalysaattorin kaltainen. Laihaa seosta käyttävissä koneissa typpioksideja ei saada muutettua pelkän kolmitoimikatalysaattorin kautta, joten sitä varten on kehitetty oma katalysaattori. Varastointikyky vähenee sitä myöden kun päästöjä kertyy katalysaattoriin. Katalysaattori täytyy siten määräajoin puhdistaa. Kertyneet yhdisteet voidaan poistaa rikastamalla polttoaineseosta hetkellisesti, jolloin pelkistymiseen tarvittavia hiilivetyjä ja hiilimonoksidia syntyy riittävästi. Pelkistymisessä syntyy typpeä, hiilidioksidia ja vettä.


Lambda-säätöjärjestelmä

HC:n ja CO:n muuntaminen edellyttää laihaa ja NOx:n muuntaminen rikasta ilma-polttoaineseosta. Lambda-anturi mittaa pakokaasun seassa olevan jäännöshapen määrän ja muuttaa tiedon ohjainlaitteelle meneväksi sähkösignaaliksi. Signaalin perusteella ohjataan polttoaineen määrää niin, että seoksesta saadaan joko laihaa tai rikasta. Tämä anturi sijaitsee pakoputkistossa ennen katalysaattoria.

Katalysaattorin toisella puolen voi olla myös toinen lambda-anturi, joka valvoo vielä myöhemmin jäännöshapen määrää. Tämä anturi ei kuitenkaan ohjaa signaalia ohjainlaitteelle muutosten tekoa varten. Pakokaasujen vähentämiseksi lambda-anturi on tärkein tietoa antava laite. Lambda-säädön avulla polttoaineen seoksen muodostus voidaan tehdä niin, että palaminen tapahtuu optimaalisella tasolla.

Lambdasäätöjärjestelmässä tärkeimmät osat ovat 3-toimikatalysaattori, lambda-anturi ja ohjauslaite.

Lambda-anturi.

Pakokaasujen takaisinkierrätys

Suurella kuormituksella ajettaessa moottorissa syntyy korkeita lämpötiloja, jolloin muodostuu optimaalinen ympäristö typpioksidien muodostumiselle. Takaisinkierrätysjärjestelmällä typpioksidien määrää saadaan vähennettyä, koska takaisin kierrätetty pakokaasu madaltaa palotilassa syntyvää lämpötilahuippua. Lämpötila alenee, koska palanut aines ei voi enää palaa uudestaan. Järjestelmä on käytössä sekä bensiini- että dieselmoottoreissa.

Liian suuri pakokaasun määrä kuitenkin johtaa jälleen HC-arvojen nousuun, koska palaminen huononee. Moottorinohjausjärjestelmän avulla voidaan määrä pitää optimaalisena.

Sisäinen takaisinkierrätys

Sisäinen takaisinkierrätys tapahtuu venttiilien aukioloaikojen limityksen avulla. Limitys = imuventtiilin avautumista aikaistetaan, jolloin sisäpuolinen kierrätys mahdollistuu.

Ulkoinen takaisinkierrätys

Ulkoisesti pakokaasu kierrätetään siten, että pakosarjan jälkeen viedään paluuputki imuputkeen, jossa pakokaasu sekoittuu polttoaine-ilmaseokseen. Järjestelmä on käytössä dieselmoottoreissa ja joissakin suoraruisku-bensiinimoottoreissa. Pakokaasujen osuutta säädetään takaisinkierrätysventtiiliä avaamalla.


Haihtuvien päästöjen ohjausjärjestelmä

Auton seisoessa ilmaan pääsee höyrystynyttä polttoainetta polttoainesäiliön tuuletusliitännän kautta. Tätä varten on kehitelty ns. palautusjärjestelmä, jonka tärkein osa on aktiivihiilisäiliö. Säiliön tarkoituksena on kerätä höyrystyvä polttoaine, joka lähtee kiertoon jälleen mukaan, kun moottori käynnistetään.

Säiliön ja imuputken välissä on venttiili, jota ohjataan lambdasäädön aktivoituessa. Säiliön aukon kautta virtaa ilmaa, jonka mukana kerääntynyt polttoaine kulkeutuu eteenpäin. Järjestelmä toimii silloin kun lambdasäätö on aktiivinen.


Päästötasot

Autowikissä on taulukot eri ajoneuvojen päästötasoille.


Urean käyttö diesel-moottorien pakokaasujen vähentämisessä

Urealiuosta käytetään pääasiassa raskaan kaluston pakokaasupäästöjen vähentämisessä, mutta menetelmää aletaan hyödyntää myös henkilöautoissa. Ja nimenomaan erityisesti typen oksidien päästöihin liittyen. Typen oksidit voidaan urean avulla muuttaa vaarattomaksi typeksi ja vesihöyryksi. Hiilidioksidipäästöihin urea ei vaikuta.

Urealiuoksen täyttöaukko diesel-tankin aukon vieressä. Korkki avataan rengasavaimella, joten sen avaaminen vahingossa on mahdotonta.

Jekku